油井管水淬主要方式有:浸漬、浸漬加內軸向噴射、外表面層流噴射、外表面層流冷卻加內軸向噴射。其中外表面層流冷卻油井管進行外表面層流冷卻加內軸向噴射方式淬火時,由一組旋轉輪帶動鋼管進行旋轉,以使得鋼管在周向上冷卻均勻,這時會產(chǎn)生離心力,離心力過大和冷卻不均勻都會導致鋼管在淬火過程中嚴重彎曲。
這種由于受到熱應力或組織應力的影響導致彎曲畸變,極大影響熱處理后探傷、螺紋加工和產(chǎn)品質量,嚴重時造成油田用戶無法使用,需要控制,可從以下幾個方面進行:
1、采用先外噴后內噴的分步冷卻工藝。
由于鋼管的內噴水是從鋼管的一端流向另外一端,鋼管在兩端的冷卻速度不同,從而導致鋼管彎曲。故可采用先進行外噴水冷卻,使得鋼管表層首先發(fā)生組織轉變,再用內噴水進行冷卻的方法,避免鋼管彎曲畸變,內噴水比外噴嘴的延時時間可采用2 ~ 10 s。
2、減少鋼管在旋轉輪上的懸出端長度。
通過合理的旋轉輪布局及鋼管長度控制,將鋼管端部懸出量控制在≤600 mm,可有效減小淬火時的離心力,降低鋼管管端彎曲度。
3、合理控制旋轉輪轉速。
4、控制水淬旋轉輪中心。
旋轉輪中心偏差對鋼管淬火時彎曲度有較大影響。經(jīng)研究,旋轉輪中心極差應控制在0 ~ 5 mm。
5、控制內外噴水量及均勻性。
油井管淬火冷卻采用外表面層流冷卻加內軸向噴射方式時,外噴水量大小及均勻性、內噴水量大小及內噴嘴的對中度也是鋼管水淬時彎曲度的重要影響因素。例如對于外徑≤127 mm,壁厚≤10 mm 的鋼管,外噴水量可控制在1300 ~ 2000 m3 /h,內噴水量應在200 ~400 m3 /h。